U
n completo análisis para determinar la mejor temperatura de suministro en un sistema de aire acondicionado.
por Alfredo Sotolongo*
¡La energía más económica de producir es la que se ahorra!
En éste número me quiero referir a un artículo publicado en la revista técnica Engineered Systems en el mes de enero de 1999, titulado “WHY 55⁰F?” (¿Por qué 55⁰F?). El autor es el Ing. David E. Knebel, quien en esa época era gerente de ingeniería y ventas de la empresa Aaon, Inc.
Se refiere el Ing. Knebel al hecho de que frecuentemente se usa 55⁰F como la temperatura de suministro del aire en aplicaciones de confort. Eso se debe a que se ha convertido en un hábito usar 55⁰F y si funciona, no lo cambies. El indica que después de 100 años de evolución de la industria del aire acondicionado, ya es hora de analizar objetivamente las aplicaciones de aire acondicionado para determinar la mejor temperatura de suministro en relación a los siguientes conceptos:
- Costo inicial del sistema – Esto incluye el costo de todos los componentes del sistema, desde los enfriadores hasta los difusores de aire.
- Calidad del aire interior - Entre otras cosas, la contaminación causada por productos químicos, humedad y temperatura que pueden afectar la salud de los ocupantes.
- Confort térmico – Esto se refiere a cómo reaccionan los ocupantes a la temperatura, humedad, movimiento de aire, etc…
- Consumo de energía – Hoy en día, cuando el costo de la energía eléctrica aumenta constantemente, contribuye a valorizar la energía total que consume el sistema de aire acondicionado.
Por lo tanto, el valor de la temperatura del aire saliendo del serpentín 55⁰F o menor, va a influenciar considerablemente el volumen de aire que se va a suministrar. Esto puede lograr reducir el costo inicial, un sistema más eficiente y la mejor calidad del aire interior. Logrando el confort que satisface a los ocupantes y en aplicaciones comerciales, mejora la productividad.
Muchos colegas especialmente en aplicaciones de 100% aire exterior para sistemas de aire acondicionado de confort, donde deben entregar el aire de ventilación en condiciones de aire neutral, consideran que para llegar a 75⁰F de bulbo seco y 50% de humedad relativa lo mejor es descargar el aire del serpentín a 55⁰F. Esto se debe a que al aplicar calor sensible, en la tabla psicométrica la línea horizontal lleva el aire directamente a la condición de aire neutral.
Sin embargo, explica el Ing. Knebel que al analizar los cuatro conceptos arriba expuestos, se puede concluir que al salir el aire del serpentín entre 45⁰F y 50⁰F se reduce el volumen de aire. Al recalentar el aire y llevarlo hasta 75⁰F de bulbo seco añadiendo calor sensible, se logran humedades relativas más bajas de 50%. Lo cual es un beneficio.
Independientemente de las condiciones del aire exterior, aunque sean lugares con alta entalpía, siempre se optimizan los sistemas de aire acondicionado cuando se descarga el aire a temperaturas por debajo de 50⁰F.
En un ejemplo en el artículo se comparan ciudades como San Luis y Miami, con diferentes condiciones climatológicas y se llega a la conclusión que en ambos casos hay reducciones considerables:
- El tamaño de las manejadoras de aire, los filtros, el área del serpentín se reducen 7.5%.
- El área interna de los conductos se reduce 29%.
- El diámetro del ventilador se reduce 10%.
- La humedad relativa se reduce 10%.
- El consumo de energía se reduce por 14.5% en San Luis y por 5.3% en Miami.
Por lo tanto, cuando se reduce la temperatura del aire de suministro, es evidente que sucede lo siguiente:
- El volumen del aire a suministrar se reduce, manteniendo la misma capacidad sensible.
- Para la misma área del serpentín de enfriamiento, la velocidad de carga se reduce.
- La temperatura del evaporador va a ser más baja para el mismo serpentín de enfriamiento.
- La humedad relativa del área acondicionada va a ser más baja.
- El calor latente del aire exterior va a aumentar debido a la humedad más baja en el área acondicionada y la capacidad total va a aumentar.
- La potencia del compresor va a aumentar para producir la más baja temperatura de saturación en la succión.
- Para el sistema de ductos, la potencia del motor del ventilador es proporcional al cubo del caudal de aire.
Sería interesante en próximos diseños tratar de determinar la temperatura óptima para el aire de suministro que representa los ahorros en costo inicial y de operación antes expuestos. De Uds. estar interesados, me honraría participar con Uds. para contribuir a lograr tan importante meta.
Si necesitan más información de cualquiera de los temas tratados en esta columna, favor de comunicarse conmigo al correo: [email protected]
* Presidente de Protec, Inc., está certificado como ingeniero profesional en Puerto Rico y en el estado de la Florida; tiene más de 40 años de experiencia en la aplicación y venta de sistemas y equipos para la conservación de energía. Es miembro de ASME (American Society of Mechanical Engineers), AEE (Association of Energy Engineers), ASHRAE y fue presidente del capítulo Miami de dicha asociación.
